Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

1 SZERVES SAVAK SZERVES SAVAK 1. Citromsav. 2 Képlete: Összegképlete: C 6 H 8 O 7 Molekulatömeg: 192 g/mól Tulajdonságai: Fehér, kristályos, kellemesen.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "1 SZERVES SAVAK SZERVES SAVAK 1. Citromsav. 2 Képlete: Összegképlete: C 6 H 8 O 7 Molekulatömeg: 192 g/mól Tulajdonságai: Fehér, kristályos, kellemesen."— Előadás másolata:

1 1 SZERVES SAVAK SZERVES SAVAK 1. Citromsav

2 2 Képlete: Összegképlete: C 6 H 8 O 7 Molekulatömeg: 192 g/mól Tulajdonságai: Fehér, kristályos, kellemesen savanyú ízű anyag Háromértékű gyenge sav, így savasításra illetve pufferek készítésére fel lehet használni Előfordulása: A TCA (vagy Szent-Györgyi-Krebs) ciklus része, ezért szinte a legtöbb szervezetben előfordul Bizonyos citrusféléknek a termésében (lime, citrom) a szárazanyagnak akár a 8%-át is elérheti a citromsav, ennek a kinyerésére is vannak eljárások Általános tudnivalók

3 3 Körülbelül 60%-ban az ital- és élelmiszer ipar használja fel pl: gyümölcslevek és gyümölcslé sűrítmények, lekvárok ízesítése, kon-zerválása –a száma E330 A gyógyszeriparban is felhasználják pl: vas-citrátot a vas bevi- telére, a nátrium sóját véralvadás gátlásra, kalcium bevitelre az angolkór megelőzésére, és kozmetikumok tartósítására Pufferelésre használják a háztartási tisztítószerekben Felhasználják a fémiparban felületek tisztitására, passziválásra (salétromsav helyett – ahol ez nem alkalmazható) Mosószerekben is felhasználják a víz lágyítására a foszfátok he- lyett mert nem okoz eutrófizációt, és emiatt a foszfát alapú lágyí- tok bizonyos országokban be vannak tiltva. Felhasználása

4 t/év t/év t/év t/év t/év Több milliárd dolláros piac A többi szerves savval ellentétben kizárólag fermentációs úton termelik (vagy citrusfélék terméséből) Termelés

5 SCHELE izomból izolálja 1923-ig citrusból termelik ZAHORSKY citromsav termelő törzset szabadalmaztat CURRIE: felületi eljárás, cukor, pH=2, Hozam: +60 % Első CS üzemek Belgium, Pfizer (USA), Sturge (Anglia) Felületi üzem Kaznejov, melasz. LEOPOLD: K-ferrocia- nid +20 % Perquin, Kluyver Lab., Szűcs (P-limitáció) SZUBMERZ! +80 % n-paraffin: Candida (Szardínia) Történet

6 6 A glikolízíssel kezdődik: Vázlatosan: glükóz  fruktóz-6-P  fruktóz-1-6-P  …  PEP   Piruvát  acetil-CoA  citrátkör Fontos a megfelelő oxigén ellátottság, mert a szintézis irreverzibilisen leállhat (a micélium-képződésé nem) Bioszintézis

7 7 A TCA kör

8 8 citoszólmitochondium Citromsav bioszintézis

9 9 Anyagcsere mérnöki beavatkozás: – a továbbalakulás megakadályozása: olyan mutánsok kellenek aminek az akonitáz és izocitrát dehidrogenáz ak- tivitása kicsi. – a citrát szintetáz aktivitása legyen nagy – a citromsav felhalmozódása miatt nincs oxálacetát kép- ződés, ez az anaplerotikus utakon át történik (mint a lizin- nél): Piruvát + CO 2 + ATP  oxál-acetát + P i + ADP (Mg, Fe és K ionok kellenek a piruvát karboxiláznak) PEP + CO 2 + ADP  oxál-acetát + ATP (Mg, K, Mn és ammónium ionok kellenek a PEP karboxiláznak) Citromsav bioszintézis

10 10 Melaszt, keményítő hidrolízátumot és hulladék szénhidrátot használnak mint szénforrást (szacharóz, glükóz) A melasszal a probléma, hogy ha szennyezett, például a Fe, Mn vagy Zn ionok mennyisége túl magas, akkor negatí- van hat a termelésre – ilyenkor ioncserélő oszlopokon ki- vonják a kationokat. Általában Aspergillus niger vagy wentii törzseket használ- nak (magas hozam, elnyomható az izo-citromsav, és glü- konsav termelés) Szénhidrogénekn is lehet fermentálni magas konverzióval Candida lipolytica törzzsel, de a probléma az alkánok rossz vízoldhatósága és nagyobb arányban keletkezik izocitrom- sav. Másrészt meg kell szabadulni a szénhidrogén nyo- moktól, mert egyesek karcinogének. (+ a kőolaj ára) Szubsztrátok, törzsek

11 11 C-forrás: lásd fent N-forrás: NH 4 + (vagy NO 3 - ). NH 4 + jobb: lásd bioszintézis. Az ammónia elfogyasztásával savanyodik a közeg: jó hatású P felesleg: kedvez a citromsav és oxálsav képződésnek Nyomelemek: Fe és Zn limit kell a citromsav képződéshez. Ha kevés: lassú növekedés és cukorfelhasználás  A vas az akonitáz kofaktora! A szaporodáshoz 2000 μg Fe/liter az optimális, a savtermelő szakaszban 50 – 200, Befolyásolja a pelletképződést is. A vastartalom csökkentésére a melaszt ioncserélni kell, vagy K-ferrocianidot adnak. Csak rozsdamentes készülékekben! A vas hatását ellensúlyozza:- MeOH - Cu adagolása- alacsonyabb hőmérséklet Mn > 20 μg/l felett a citromsavképződés csökken C-forrás: lásd fent N-forrás: NH 4 + (vagy NO 3 - ). NH 4 + jobb: lásd bioszintézis. Az ammónia elfogyasztásával savanyodik a közeg: jó hatású P felesleg: kedvez a citromsav és oxálsav képződésnek Nyomelemek: Fe és Zn limit kell a citromsav képződéshez. Ha kevés: lassú növekedés és cukorfelhasználás  A vas az akonitáz kofaktora! A szaporodáshoz 2000 μg Fe/liter az optimális, a savtermelő szakaszban 50 – 200, Befolyásolja a pelletképződést is. A vastartalom csökkentésére a melaszt ioncserélni kell, vagy K-ferrocianidot adnak. Csak rozsdamentes készülékekben! A vas hatását ellensúlyozza:- MeOH - Cu adagolása- alacsonyabb hőmérséklet Mn > 20 μg/l felett a citromsavképződés csökken TápoldatTápoldat

12 12 Oldott oxigén koncentráció:  ha alacsony, csökken a cit-romsav termelés  inten-zív levegőztetés, néha O 2 dúsítás!  Ha kimarad a levegőztetés: a savtermelés leáll (a sejt- szaporodás újraindul)  Kulcskérdés a morfológia  pelletképződés  Fermentációs paraméterek

13 13 pH: a melléktermékek képződését – fertőzési kockázatot befolyásolja Optimális pH=1.5 – 2.8 pH < 3 csak citromsav-képződés (az extracelluláris glü- kóz-oxidáz inaktiválódik) pH = 6 felett oxálsav képződés pH = 3-6 oxál- és glükonsav képződés is ha nincs pufferolva a közeg, a pH gyorsan 3 alá megy – de a melasz erősen pufferol  savanyítás kénsavval ilyen savas közegben kicsi a befertőződés veszélye. Hőmérséklet:Optimális = 28 – 33 ° C  Ha <28 ° C a citromsav képződési sebesség csökken  Ha >33 ° C  oxálsav képződés Fermentációs paraméterek

14 14 Zárt kamrák: mosható, dezinficiálható (HCHO, gőz …) Állványokon tálcák (alumínium, mert rozsdamentes), (4 x 2,5 x 0,15 m) kb: l tápoldat. Tápoldat: hig melasz (cukor: 15-20%) + tápanyagok pH=6–6,5 K-ferrocianid - melasz minőség szerint: próbafermentáció Funkció: Fe, Mn, Zn eltávolítás, Feleslege a növekedést limitálja és a citromsav képződést növeli. C= mg/l Inokulum: konidium szuszpenzióval ( mg/m 2 ) Fermentáció: steril levegőbefúvás: nedvesség, hőmérséklettar-tás, O 2 bevitel, CO 2 eltávolítás Jelentős a bepárlódás: % Fermentációs idő: nap Hozam: % Produktivitás: 7-8 kg citromsav/m3*nap. De olcsó. Felületi tenyésztés

15 15 fermentlé Melasz tart. sterilizálás Répamelasz Anyag el. Spóra Levegő fermentáció micélium elválasztás Micélium (állattakarmány) Felületi tenyésztés

16 16 Fermentor: m 3 keverős reaktor m 3 air-lift, merülő-sugaras (pelletképzés)! Tápoldat: melasz tisztítás (ioncsere – k. ferrocianid) kukorica (elfolyósítás - elcukrosítás) Inokulálás:konidium vagy vegetatív(pellet) inokulum: 12 órával rövidebb! Fermentáció:levegőztetés: 0,2-1 vvm (O 2 dúsítás)! hőmérséklet: o C pH szabályozás: 2-2,6 2-3 nap pelletképződés, 5-8 nap citromsav képződés (függ a cukor koncentrációtól, a használt törzstől) Általában fed batch: 5% cukorral indul. Majd cukor és K ‑ ferrocianid rátáplálás Szubmerz tenyésztés

17 17 Fermentáció: Állandó mikrosz- kópos megfigyelés (pellet) citromsav konc.: 130 g/l melaszon; g/l cukorból Konverzió: %; Produktivitás: 0,67-0,75 kg citromsav/m 3 *h; ~16-18 kg citromsav/m 3 *nap Fruktóz: a szaharózból képződik invertálódással. Kezdetben polimerizálódhat Szubmerz tenyésztés

18 18 Anyag el. Nádmelasz Melasz tart. Spóra oltóanyag előállítás sterilizálás fermentáció Levegő micélium elválasztás Micélium (hulladék) Szubmerz tenyésztés

19 19 micélium szűrő segédanyag mésztej + FeCl 3 hulladék mésztej fermentlé H 2 SO 4 gipsz A feldolgozás lépései

20 20 1.Micélium elválasztás → vákuum dobszűrő 0,2 – 1,0 mm átmérőjű göbök → Newtoni szuszpenzió, nyálkaképzés nehezíti a szűrést, szűrősegédanyag → szalmatörek 2., Oxalát mentesítés → termékminőség miatt, Ca(OH) 2 adagolás → Ca-citrát kicsapódás veszélye (csak monosó) Klarifikálás → pl. nyomó szűrő, Funda szűrő, A fenti két lépést kihagyják, ha nem használják a micéliumot 3., Ca-citrát kicsapás → fontos paraméterei: citromsav koncentráció, hőmérséklet o C, pH ~7, Ca(OH) 2 adagolás üteme, mono-, di-, tricalcium citrát egyensúly → oldható- ság, nagy kristályok képződése előnyös → szenny., pH 7, 18-25%- os CaO,nagymennyiségű hő szabadul fel → hasznosítás, szűrés → vákuum dobszűrőn 4., citromsav felszabadítása %-os H 2 SO 4 felesleggel (1-2 g/l) képződő gipszet vákuum dobszűrőn szűrik A feldolgozás lépései

21 21 gipsz (hulladék) kicsapás fermentáció cefre citrát elválasztás bepárlás Citragil (takarmány) citromsav felszabadítás gipsz elválasztás citromsav nyersoldat Feldolgozás, izolálás

22 22 aktív szén, gyanta, regeneráló sav jelentős sótartalmú oldat A feldolgozás lépései-II

23 23 5. Színanyagok eltávolítása → aktív szenes oszlopon Ionok eltávolítása → kationcserélő, anioncserélő, regenerálás erős savval ill. bázissal 6.Tiszta citromsav oldat koncentrációja: g/l → további koncentrálás - Többfokozatú vákuum bepárló, kb. 40 o C 7. Kristályosítás vákuumkristályosítóban 36,5 o C alatt → képződő termék citromsav-monohidrát 40 o C felett → vízmentes termék kristálycentrifuga → az anyalúg visszavezetése a folyamatba 8. Szárítás 36,5 o C alatti hőmérsékleten (kristályvízvesztés) A feldolgozás lépései-II

24 24 ioncserés sótalanítás bepárlás kristályosítás centrifugálásszárítás aprítás osztályozás CSOMAGOLÁS citromsav nyersoldatTisztításTisztítás

25 25 1 tonna citromsavra számítva: Micélium: 135 kg (25 – 30 % fehérje, 15 – 20 % szénhidrát) Takarmány – trágya – papíripar Gipsz:1,4 t építőipar Szennyvíz: 8 m 3, 5 – 6 % szárazanyag; KOI ≈ mg/l Feldolgozása: Bepárlás (szárazanyag: 65 – 70 %) takarmány kiegészítő (Citragil) (Az ár nem fedezi a költségeket) Élesztősítés: Torula 14 kg/ m 3 ; 112 kg/8 m 3 Biogáz: ANAMAT eljárás. Output: CH 4, CO 2, víz Aerob és anaerob eljárás kombinációja Melléktermékek, szennyvíz


Letölteni ppt "1 SZERVES SAVAK SZERVES SAVAK 1. Citromsav. 2 Képlete: Összegképlete: C 6 H 8 O 7 Molekulatömeg: 192 g/mól Tulajdonságai: Fehér, kristályos, kellemesen."

Hasonló előadás


Google Hirdetések